Avaliação Final Discursiva - Hidraulica e Hidrometria

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1- Existem diferentes tipos de regime de escoamento de fluidos. O tipo de regime de escoamento define as condições do escoamento, pois o tipo de regime tem efeito sobre a distribuição de pressão e de velocidade no meio de condução do fluido. Isso afeta muito, dentre outras coisas, a potência requerida para bombeamento desse fluido.
Considerando os tipos de regime de escoamento, a partir da figura a seguir, indique os tipos de regime de escoamento e as características de cada um.
 
Resposta esperada
O primeiro caso é de escoamento em regime do tipo laminar. Nesse tipo de regime, o escoamento se dá de forma suave e ordenada. As partículas do fluido se movem de forma ordenada, como se fossem agrupadas em “lâminas cilíndricas” deslizando suavemente sobre a outra. Esse tipo de escoamento acontece em velocidades muito baixas, não sendo tão facilmente encontrado quanto o do último caso.
O caso do conduto mais abaixo é de regime do tipo turbulento. Nesse tipo de regime, as partículas do fluido se movem de maneira desordenada e errática. Quanto maior o grau de turbulência, maior a taxa de mistura no fluido e menor a estabilidade do escoamento. Esse tipo de regime de escoamento é comum para fluidos de baixa viscosidade, como o ar, por exemplo.
Em situação intermediária, está o caso do conduto do meio em que o escoamento é dito transitório. Esse tipo de regime é de transição entre o laminar e o turbulento, sendo a principal característica o regime não ser estável. Esse tipo de regime deve ser evitado, pois é mais difícil de se saber ou controlar as condições do escoamento, como, por exemplo, as condições de pressão do escoamento.
2- Estações elevatórias são unidades responsáveis por adicionar energia (ou “carga”) ao escoamento, a fim de que o fluido chegue ao ponto de destino em condições de pressão e vazão pretendidas. Em sistemas de abastecimento de água, isso significa chegar à torneira do consumidor final em condições de pressão e vazão adequadas, bem como com qualidade para uso. No planejamento de estações elevatórias, o poço de sucção é uma das partes que requer dimensionamento e para o qual se deve considerar a altura manométrica máxima de sucção da bomba. Nesse sentido, a NPSH (em inglês, Net Positive Suction Head) disponível é uma característica das instalações de sucção, sendo a energia disponível para que o líquido consiga alcançar as pás do rotor da bomba. Em uma situação em que se deseja bombear uma vazão de 30 m³/h, sendo o NPSH requerido da bomba de 2,50 m, a pressão atmosférica é igual à 9,42 mH2O, a pressão de vapor é igual à 0,34 mH2O e as cotas de eixo da bomba e do nível do reservatório de sucção são iguais à 834,50 m e 833,10 m, respectivamente.
Considerando que, na tubulação de sucção, existe um joelho de 90° e uma válvula de pé com crivo (perda de carga localizada total igual à 1,48 m), bem como que a perda de carga distribuída é de apenas 0,4 m, calcule o NPSH disponível para sucção e verifique se a bomba realizará a sucção.
Resposta esperada
hf=1,48+0,40=1,88 m
NPSHdisponível=H+(pa-pv)/γ×10-hf
NPSHdisponível=834,50 - 833,10 + 9,42 - 0,34*10-1,88
NPSHdisponível=1,4 + 9,42 - 3,4 - 1,88
NPSHdisponível=5,54 m
Verificando se a bomba realizará a sucção, temos:
NPSHdisponível ≥ NPSHrequerido
5,54 ≥ 2,50 m
A bomba terá energia suficiente para realizar a sucção.